三步搞定 Python 中的文件操作

当程序运行时，变量是保存数据的好方法，但变量、序列以及对象中存储的数据是暂时的，程序结束后就会丢失，如果希望程序结束后数据仍然保持，就需要将数据保存到文件中。

Python 提供了内置的文件对象，以及对文件、目录进行操作的内置模块，通过这些技术可以很方便地将数据保存到文件（如文本文件等）中。

一、文件的概念

在计算机中，文件是以二进制的方式保存在磁盘上的。

文件分为文本文件和二进制文件。

1、文本文件

可以使用文本编辑软件查看，本质上还是二进制文件，例如：python 的源程序。

2、二进制文件

保存的内容不是给人直接阅读的，而是提供给其他软件使用的。例如：图片文件、音频文件、视频文件等等，二进制文件不能使用文本编辑软件查看。

Python 中，对文件的操作有很多种，常见的操作包括创建、删除、修改权限、读取、写入等，这些操作可大致分为以下 2 类：

• 删除、修改权限：作用于文件本身，属于系统级操作。
• 写入、读取：是文件最常用的操作，作用于文件的内容，属于应用级操作。

二、文件的基本操作

1、操作文件的步骤

文件的应用级操作可以分为以下 3 步，每一步都需要借助对应的函数实现：

1. 打开文件：使用 open() 函数，该函数会返回一个文件对象；
2. 对已打开文件做读/写操作：读取文件内容可使用 read()、readline() 以及 readlines() 函数；向文件中写入内容，可以使用 write() 函数。
3. 关闭文件：完成对文件的读/写操作之后，最后需要关闭文件，可以使用 close() 函数。

2、打开文件的方式

在 Python 中，如果想要操作文件，首先需要创建或者打开指定的文件，并创建一个文件对象，而这些工作可以通过内置的 open() 函数实现。

语法如下：

file = open(file_name [, mode="r" [ , buffering=-1 [ , encoding = None ]]])

• file：表示要创建的文件对象。
• file_name：要创建或打开文件的文件名称。
• mode：用于指定文件的打开模式。默认以只读（r）模式打开文件。
• buffering：用于指定对文件做读写操作时，是否使用缓冲区。
• encoding：手动设定打开文件时所使用的编码格式，不同平台的 ecoding 参数值也不同，以 Windows 为例，其默认为 cp936（实际上就是 GBK 编码）。

打开文件的常用模式

open()是否需要缓冲区

通常情况下、建议大家在使用 open() 函数时打开缓冲区，即不需要修改 buffing 参数的值。

如果 buffing 参数的值为 0（或者 False），则表示在打开指定文件时不使用缓冲区；如果 buffing 参数值为大于 1 的整数，该整数用于指定缓冲区的大小（单位是字节）；如果 buffing 参数的值为负数，则代表使用默认的缓冲区大小。

目前为止计算机内存的 I/O 速度仍远远高于计算机外设（例如键盘、鼠标、硬盘等）的 I/O 速度，如果不使用缓冲区，则程序在执行 I/O 操作时，内存和外设就必须进行同步读写操作，也就是说，内存必须等待外设输入（输出）一个字节之后，才能再次输出（输入）一个字节。这意味着，内存中的程序大部分时间都处于等待状态。

而如果使用缓冲区，则程序在执行输出操作时，会先将所有数据都输出到缓冲区中，然后继续执行其它操作，缓冲区中的数据会有外设自行读取处理；同样，当程序执行输入操作时，会先等外设将数据读入缓冲区中，无需同外设做同步读写操作。

3、read 方法 —— 读取文件

read 方法可以一次性读入并返回文件的所有内容。

read() 函数的基本语法格式如下：

file.read([size])

其中，file 表示已打开的文件对象；size 作为一个可选参数，用于指定一次最多可读取的字符（字节）个数，如果省略，则默认一次性读取所有内容。

如果忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问。

注意：read 方法执行后，会把文件指针移动到文件的末尾。

示例：

# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")

# 2. 读取
text = file.read()
print(text)

# 3. 关闭
file.close()

在开发中，通常会先编写打开和关闭的代码，再编写中间针对文件的读/写操作！

4、按行读取文件内容

read 方法默认会把文件的所有内容一次性读取到内存。

如果文件太大，对内存的占用会非常严重。

readline 方法可以一次读取一行内容，包含最后的换行符“
”。方法执行后，会把文件指针移动到下一行，准备再次读取。

file.readline([size])

其中，file 为打开的文件对象；size 为可选参数，用于指定读取每一行时，一次最多读取的字符（字节）数。

读取大文件的正确姿势

# 打开文件
file = open("README")

while True:
    # 读取一行内容
    text = file.readline()

    # 判断是否读到内容
    if not text:
        break

    # 每读取一行的末尾已经有了一个 `
`
    print(text, end="")

# 关闭文件
file.close()

示例：

小文件复制

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
text = file_read.read()
file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

大文件复制

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
while True:
    # 每次读取一行
    text = file_read.readline()

    # 判断是否读取到内容
    if not text:
        break

    file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

对于按行来读取文件，还有一个 readlines() 函数。

readlines() 函数用于读取文件中的所有行，它和调用不指定 size 参数的 read() 函数类似，只不过该函数返回是一个字符串列表，其中每个元素为文件中的一行内容。

和 readline() 函数一样，readlines() 函数在读取每一行时，会连同行尾的换行符一块读取。

5、文件指针

文件指针可以理解为一个标记，它标记从哪个位置开始读取数据。

第一次打开文件时，通常文件指针会指向文件的开始位置，当执行了 read 方法后，文件指针默认情况下会移动到读取内容的末尾。

如果执行了一次 read 方法，读取了所有内容，那么再次调用 read 方法，还能够获得到内容吗？

答案是不能，第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容。

# 首先在 README 文件中写了8个1
# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")
# 2. 读取
text = file.read()
print(text)
text = file.read()
print("-" * 10)
print(text)
# 3. 关闭
file.close()
#1111111
#----------
#

6、向文件中写入数据

Python 中的文件对象提供了 write() 函数，可以向文件中写入指定内容。该函数的语法格式如下：

file.write(string)

在写入文件完成后，一定要调用 close() 函数将打开的文件关闭，否则写入的内容不会保存到文件中。

这是因为，当我们在写入文件内容时，操作系统不会立刻把数据写入磁盘，而是先缓存起来，只有调用 close() 函数时，操作系统才会保证把没有写入的数据全部写入磁盘文件中。

写入文件示例：

# 打开文件
f = open("README", "w")

f.write("hello python！
")
f.write("今天天气真好")

# 关闭文件
f.close()

如果向文件写入数据后，不想马上关闭文件，也可以调用文件对象提供的 flush() 函数，它可以实现将缓冲区的数据写入文件中。

f = open("a.txt", "w")
f.write("写入一行新数据")
f.flush()

三、文件/目录的常用管理操作

在终端 / 文件浏览器中可以执行常规的文件 / 目录管理操作，例如：创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容等等。

在 Python 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 os 模块。

1、文件操作

2、目录操作

文件或者目录的操作都支持相对路径和绝对路径。